Способ извлечения газа из водоносных пластов

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЛАРУСЬСПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЗА ИЗ ВОДОНОСНЫХ ПЛАСТОВ(71) Заявитель Акционерное общество закрытого типа Биотехинвест (КН)(73) Патентообладатель Акционерное общество закрытого типа Биотехинвест (КН)1. Способ извлечения газа из водоносных пластов, включающий бурение одной или более скважин в район водоносного пласта и понижение в нем давления путем откачки воды, отличающийся тем, что на водоносный пласт воздействуют упругими колебаниями с изменением их частоты от 01 до 300 Гц и от 300 до 0,1 Гц, сопровождая их импульсными воздействиями.2. Способ по 11.1, отличающийся тем, что частоту воздействия упругими колебаниями изменяют от 1 до 80 Гц и от 80 до 1 Гц,сопровождая импульсным воздействием через 20-40 мин.3. Способ по пп.12, отличающийся тем, что воздействие упругими колебаниями сопровождают одиночными импульсами, и/Или пакетами импульсов, и /или цугами упругих волн.5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что частоту изменяют скачкообразно через 10-50 Гц.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что скачкообразное изменение частоты сопровождают увеличением амплитуды колебаний.7. Способ по пп.1-6, отличающийся тем, что предварительно ОПРЕДЕЛЯЮТ характерное ВРЕМЯ протекания ПРОЦЕССЗ ВЫДЕЛЕНИЯ ГВЗОВОЙ 11333131,ДИНЭМИКУ роста И ДВИЖЕНИЯ ГНЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ, ИЛИ ДИЗПЗЭОН ЧВСТОТ РЛЗКСЗЦИИ, И ВОЗ действие ведут в диапазоне частот,СООТВЕТСТВУЮЩИМ диапазону частот релаксации. 5 б 7 А А8. Способ по пп.1-7, отличающийся тем, что воздействие упругими колебаниями осуществляют с помощью одного или нескольких источников колебаний.9. Способ по п.8, отличающийся тем, что генерируемые разными источниками, колебания не совпадают по фазе, а по меньшей мере,два источника колебаний работают в противоположных режимах изменения частоты один10. Способ по пп.8,9, отличающийся тем,что один источник колебаний работает в режиме непрерывного изменения частоты, а друюй - в режиме скачкообразното изменения частоты.11. Способ по п.1, отличающийся тем, что снижение давления в водоносном пласте ведут монотонно.12. Способ по пп.1,11, отличающийся тем,что откачку воды ведут до достижения в пласте давления ниже давления насыщения.13. Способ по пп.1,11,12, отличающийся тем, что откачку воды ведут до снижения давления в пласте на 10.14. Способ по пп.1,11-13, отличающийся тем, что на начальной стадии понижения давления производят наиболее интенсивное воздействие упругими колебаниями на пласт при создании наиболее высокого темпа отбора воды.15. Способ по пп.1-14 отличающийся тем,что воздействие упругими колебаниями на пласт осуществляют периодически.16. Способ по пп.1-15, отличающийся тем,что перед осуществлением воздействия упругими колебаниями над газонасыщенным водоносным пластом формируют, по крайней мере,одну емкость-накопитель для сбора выделяющегося газа.1. Справочная книга по добыче нефти /Под редакцией Гиматудинова Ш.К.-М. Недра,1974.-С.511-512.2. Патент США На 4040487, МКИ Е 21 В 43/00, 1977.Изобретение относится к газодобывающей промышленности и может быть использовано для извлечения газа из водоносных пластов.Известно, что извлечение таза ведется из газовых, газоконденсатных месторождений в местах их природного образования. Месторождения эти истощаются, а на образование новых требуется геологическое время. Однако, наряду с уже сформировавшимися газовыми залежами значительные запасы газа содержатся в водоносных пластах - в растворенной диспергированной или выделенной в виде линз формах. Также, часто значительные объемы таза в указанных формах содержатся в ранее разрабатываемых месторождениях, добыча газа из которых прекращена из-за поступления воды в скважины.Известен способ добычи газа, предусматривающий его транспортировку вместе с пластовой жидкостью на поверхность с последующей его сепарацией 1.Недостатками его являются нерентабельность, длительность процесса извлечения, связанные с транспортировкой большого количества жидкости, неполный выход из пластов, трудности и экологические потери, обусловленные необходимостью утилизации высокоминерализованной пластовой жидкости.Известен способ увеличения добычи природною газа из водоносного горизонта под пластовым давлением 2, предусматривающийего извлечение за счет понижения давления в пласте путем частичной откачки пластовой воды.Этому способу присущи те же недостатки,что и предыдущему. Кроме того, он может быть использован фактически только для залежей со значительным пластовым давлением.Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи, связанной с добычей газа из газонасыщенных водоносных пластов,И ДОСТИЖЕНИЕ ПрИ ЭТОМ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕЗУЛЬтата выражающегося в увеличении объемов добычи газа и повышении эффективности его извлечения из водоносных пластов.Указанный технический результат достигается следующим образом. В район газонасыщенного водоносного пласта бурят одну или более скважин. Затем на пласт воздействуют упругими колебаниями, изменяя их частоту от 0,1 ГЦ до 300 Гц и от 300 Гц до 0,1 Гц,преимущественно от 1 до 80 Гц и от 80 Гц до 1 Гц. Изменение частоты производят или плавно и монотонно, или дискретно через, предпочтительно, 10 - 50 Гц. Скачкообразное изменение частоты сопровождают увеличением амплитуды колебаний. Воздействие колебаниями в режиме изменения их частоты дополняют импульсным воздействием, например, в режиме одиночных импульсов, и/или пакетов импульсов, а также дугами упругихВоздействие можно осуществлять с помощью, например, сейсмоисточников или виброисточников колебаний, размещенных на поверхности или в шахтах над водоносным пластом, или в скважинах в районе водоносного пласта. С помощью таких источников колебаний, называемых также вибромодулями,можно воздействовать на водоносный горизонт как в режимах непрерывной генерации колебаний с изменяющейся частотой, так и в импульсных режимах с чередующейся их последовательностью.Кроме того, колебания можно генерировать с помощью вибрации колонны труб, возбуждения столба жидкости в скважине, а также другими методами и устройствами.Для импульсных воздействий возможно также применение молотов, устанавливаемых на поверхности или в скважинах, взрывных уст ройств, электроразрядных, описанных, например, в патентах США 4 169 503, 166/65, 1979и 5 004 050, 166/248, 1991 или другие способы и устройства.Во всех указанных случаях воздействий будет происходить разгазирование водоносного пласта и выделяющийся газ будет подниматься наверх по скважинам. Упомянутые выше режимы экспериментально получены как наиболее эффективные для этой цели. Кроме того,например, импульсные воздействия, приводящие к возникновению ударных волн, способствуют не только более интенсивному выделению газа из пластов, но и приводят к растрескиванию пород, увеличению поровых каналов, проницаемости пластов.Использование более одного источника колебаний позволяет увеличить как область воздействия по площади и глубине залегания пластов, так и еще более повысить эффективность способа. Это наиболее полно проявляется, если, по крайней мере два источника одновременно работают в противоположных режимах изменения частоты один в режиме ее повышения, в то время как дРУГой - в режиме понижения, причем один, преимущественно, в режиме непрерывного изменения частоты, а дРУШй - дискретного (скачкообразного). Оба источника при этом могут работать с увеличением амплитуды (интенсивности) колебаний при ее монотонном и/ или дискретном изменении.Кроме того, для повышения эффективности способа и снижения энергозатрат предварительно, например, в лабораторных условиях определяют характерное время протекания процесса, в данном случае, дегазации (или характеристическую частоту процесса) Характеристическая частота процесса, которуюможно считать релаксационной частотой, зависит от многих факторов состава и свойств флюидов, давления, температуры, коллекторских свойств пласта и т.д. Определение ее и воздействие в диапазоне ее изменения позволяет увеличить эффективность воздействия и сузить диапазон частот воздействия, снизить его интенсивность. Кроме тою, эта частота может быть искусственно смещена в удобный(рентабельный) диапазон частот путем, например, нагрева формации (ее локальной зоны, в которую канализируется энергия воздействия) известными методами.Отбор воды из скважины во многих случаях не обязателен, но, тем не менее, повышает эффективность воздействия, а в условиях высоких пластовых давлений - существенно.Снижение давления в пласте можно вести монотонно и, например, путем отбора воды. С понижением давления повышается выход растворенного в водоносном пласте газа. Наиболее эффективно это происходит, когда воздействие ведут при достижении давления насыщения и дальнейшем понижении давления. Во многих случаях при волновых воздействиях для достижения требуемого результата достаточно снизить давление в пласте на 10 И, по отношению к первоначальному давлению.Наиболее интенсивно воздействие ведут на начальной стадии понижения давления, при этом задают наиболее высокий темп отбора воды. Это приводит к стремительному разгазированию пласта, созданию в нем газовой шапки и оттеснению воды от газодобывных скважин.Воздействие на водоносный пласт целесообразно вести периодически, что продиктовано снижением затрат на реализацию способа. Периодичность воздействия зависит от многих факторов и может, например, определяться степенью и скоростью отбора газа.Прирост газового фактора в результате воздействия сопровождается изменениями перепада давления (часто - резкими колебаниями перепада) и неравномерностью его выхода из пласта. Также вместе с газом добывными скважинами часто захватывается и пластовая жидкость.Для повышения эффективности и надежности способа, обеспечения стабильности отбора газа, предотвращения попадания воды в газодобывные скважины, хранения добытого газа и т.д. над газонасыщенным водоносным пластом известными методами создают емкостьнакопитель. Это могут быть взрывные работы,оттаивание многолетнемерзлых пород, вымывание каверн в соляных отложениях, глинах. Возможно создание нескольких емкостей-накопителей над разными газонасыщенными водо 7 ВУ 1304 С 1 аносными горизонтами причем емкости могут быть выполнены с гидродинамической сообщаемостью. Для формирования емкостей целесообразно использовать также естественные экранированные структурные поднятия.Преимущества предлагаемого способа заключаются в том, что он позволяет увеличить объемы добываемого газа при наиболее полном его выходе из водоносного пласта, в том числе из пластов с высоким пластовым давлением,причем за существенно более короткое время по сравнению с известными методами. Способ или вообще не требует откачки воды, или же она ведется в значительно меньших объемах,(в том числе не регулярно) и в течение меньшего времени. Кроме того, способ позволяет добывать остаточный газ из обводненных залежей с низким пластовым давлением, не позволяющим вести откачку воды под ее естественным напором. Выполненные эксперименты показывают, что фильтрация флюидов,и, в первую очередь, газовой фазы, при воздействии упругими колебаниями возможна и без создания градиента давления.Кроме того, способ фактически позволяет создавать новые газовые залежи, в том числе максимально приближенные к потребителю при соответствующем наличии в местах потребления газа газоводонасыщенного бассейна.Представлен вариант реализации способа.Характеристики газонасыщенного водоносного бассейна позволяют считать целесообразным применение способа. Параметры бассейна приведены в таблице.Глубина залегания Мощность водоносного бассейна Удельный объем растворенного газа Состав растворенного газа Пластовое давлениеДля реализации способа в водоносный пласт 1 , на глубину 1200 бурится, по крайней мере,одна скважина 2 в зону структурного поднятия.Известными методами создают емкость-накопитель 3 на границе глинистых и песчаных пластов. Для проведения взрывных работ бурят зарядные скважины 4.Также в водоносный пласт на большую глубину на некотором расстоянии от емкости-накопителя бурят, по крайней мере, еще одну скважину 5 . На поверхности устанавливают источники сейсмических колебаний 6 и в скважину 2 на кабель-канате опускают в зону водоносного пласта электроразрядное устройство.После окончания формирования емкости-наКОПИТСЛЯ ЗЗРЯДНЫЕ СКВНЖИНЫ 4 ПРОДОЛЖЕЮТ В зону водоносного пласта и закладывают в них заряды. Затем, по скважине 5 ведут отбор воды с целью понижения давления в пласте 1 и воздействуют на пласт 1 источниками сейсмическик колебаний 6 таким образом, что изменяют непрерывно частоту синусоидальных колебаний одного из них от 0,1 до 300 Гц и обратно скачкообразно через 30 Гц (с повыШЕНИЕМ ЭМПЛИТУДЫ В МОМЕНТ КЗЖДОГ СКЗЧКЭ),а другим монотонно изменяя частоту от 1 до 80 Гц и обратно. С помощью электроразрядвика 7 на пласт воздействуют импульсами и пакетами импульсов в произвольной последовательности. При этом, на начальной стадии разработки, сопровождающейся высоким темпом отбора пластовой воды и интенсивными воздействиями, интервал между импульсами может составлять порядка 20-30 с, с последующим его увеличением, предпочтительно до 20-40 мин. Также в скважинах 4 в районе водоносного пласта 1 взрывают заложенные заряды.В результате описанных операций из водоНОСНОГО ПЛЗСТЗ НЗЧИНЗТ ВЫДЕЛИТЬСЯ газ И За полнять емкость-накопитель 3.Поступающий в емкость-накопитель 3 из водоносного бассейна газ отжимает за счет повышения давления газа в емкости 3 воду, не позволяя ей вторгнуться в район скважины 2.Через перфорированные участки скважины 2 в районе емкости 3 ведется отбор газа потребителю.В зависимости от скорости и степени заполнения емкости, прекращают воздействия ударными волнами за счет взрывов, которые предпочтительно вести только на первой стадии разработки, когда необходимо создать определенный объем газа в емкости 3. Затем увеличивают интервалы импульсных воздействий с электроразрядника 7, снижают темп отбора воды по скважине 5 и совсем прекращают транспортировку воды на поверхность. Также затем прекращают воздействие с помощью сейсмоисточников 6. Периодичность дальнейшего воздействия определяют исходя из интенсивности отбора и поступления газа в емкость З.Эффективность способа характеризуют следующие показатели.Прирост газового фактора за счет дегазации водоносного пласта по сравнению со способом,